KR960013503B1

KR960013503B1 - 중 자외선(mid-ultraviolet) 및 원 자외선(deep-ultraviolet)용 불소수지 방진막(pellicle)의 접착방법

Info

Publication number: KR960013503B1
Application number: KR1019930021391A
Authority: KR
Inventors: 유장동
Original assignee: 화인반도체기술 주식회사; 장명식
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1996-10-05
Also published as: KR950012632A

Abstract

내용 없음.

Description

중 자외선(MID-ULTRAVIOLET) 및 원 자외선(DEEP-ULTRAVIOLET)용 불소수지 방진막(PELLICLE)의 접착방법

제1도는 종래의 방진막(PELLICSE)을 도시한 단면도.

제2도는 방진막의 막강도 테이트 방법을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 니트로셀룰로스(NITROCELLULOSE) 막

2 : 방진막 프레임(PELLICLE FRAME)

3 : 레티클 또는 마스크의 접착부분

4: 레티클(RETICLE) 또는 마스크(MASK)

5 : 접착제

6 : 중자외선(MID UV)과 원자외선(DEEP UV)용 불소수지 막

7 : 질소총

본 발명은 반도체 제조 공정중 사진식각(PHOTOLITHOGRARHY) 공정시 레티클(RETICSE) 또는 마스크(MASK)(이하 마스크라 칭한다)에 발생되어질 수 있는 이물부착이나 오염을 방지하여 수율(YIELD)을 높여주기 위해 사용하는 방진막에 관한 것이며, 특히 중 자외선 및 원 자외선(MID DEEP UV)를 조사시키는데 적합하게 쓰이는 불소수지 방진막에 대한 접착방법에 관한 것이다.

방진막은 반도체 제조 공정중 사진식각 공정에 사용되는 얇고 투명한 막으로서, 일반적으로 고분자로 제조되어 진다. 이는 이물질의 오염으로 부터 마스크를 보호하고, 마스크의 수명을 연장시키며, 사진식각 장비에서 이물질을 초점면 바깥에 붙잡아 두는 역할을 한다.

방짐막의 사용 방법 및 기능에 대하여서는 Ron Hershel이 쓴 논문과 {PELLICSE PROTECTION OF IC MASKS : SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL(1981년 8월 발행)}, Ron Iscoff가 쓴 논문{PELLICLES 1985 : AN UPDATE, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL(1985년 4월 발행)}에 실려 있다.

또한 방진막의 용도를 사진식각 공정에 결부시킨 것은 1978년 12월 26일 Shea 등에 의해 발표된 미국 특허 제4,131,363호에 나타나 있고, 방진막의 제조방법과 종류가 ASP(Advanced Semiconductor Products)사의 WINN에 의해 1983년 4월 5일과 1985년 8월 20일의 미국 특허 제4,378,953호와 제4,536,240호에 각각 나타나 있다.

방진막은 사진식각 장비에서 사용되는 광원의 종류에 따라 그 종류를 구분한다. 얼라이너(ALIGNER)에서는 광역(BROAD BAND)형, 스테퍼(STEPPER)에서는 비반사(ANTI-REFLECTIVE)형 또는 저반사(LOW REFLECTIVE)형의 방진막을 사용한다. 광역형은 450 내지 350nm에서 사용되는 방진막으로서 니트로셀룰로스로 제작했을때의 평균 투과율은 92%이다. 비반사 및 저반사형의 방진막은 G-line(436nm), H-line(405nm), I-line(365nm) 중에서 하나의 광원을 이용하는 스테퍼(STEPPER)에서 사용되며 투과율은 99% 이상이다.

반도체 제조시 사진식각 공정에서 선폭이 0.3미크론(㎛) 이하가 되도록 초고집접화하기 위해서는 빛의 파장을 짧게 하는 것이 필수불가결하므로 290nm 이하의 원 자외선(DEEP UV)을 투과하는 방진막의 필요성이 점차 대두되고 있다. 이와 같은 내용은 T.A Brunner, C.P. Ausschnitt와 D.L. Duly에 의해 {Pellicle Mask Protection for 1 : 1 Protection Lithography, Solid State Technology(1983년 5월 발행)}에 나타나 있다.

현재 방진막의 제조에 가장 많이 쓰이는 재료인 니트로셀룰로스는 313nm 이상의 파장 영역에서는 높은 투과율과 긴수명을 갖는 특성을 보여 왔으나 원 자외선(DEEP UV)은 잘 투과시키지 못한다. 니트로셀룰로스 방진막의 이러한 한계는 Ron Hershel이 쓴 {Pellicle Protection of IC Masks, SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL(1982년 8월 발행)}에 나타나 있다.

원 자외선을 투과시킬 수 있는 광역형 방진막을 개발하기 위한 연구가 I.E. WARD와 D.L. DULY에 의해 수행되어 {Optical Microlithography Ⅲ : Technology for the next decade, SPIE, 470권, 147 내지 154면(H.L. Stover : Editor), 1984발행 } 논문에 나타나 있다. I.E. WARD와 D.L. LULY의 원 자외선을 투과하는 방진막은 폴리비닐 부티랄 수지(POLYVINYL BUTYRAL RESIN)를 이용하여 제조하는 1984년 11월 13일 발표된 미국 특허 제4,481,591호와, 1985년 12월 12일 발표된 미국 특허 제4,499,231호와, 1984년 10월 9일에 발표된 미국 특허 제4,476,172호 등에서 더욱 상세히 설명되어 있고, EXION사에 의해 PBR을 이용하여 다층의 방진막 제조 방법 등이 설명된 1991년 4월 16일 발표된 미국 특허 제5,008,156호 등에 설명되어 있다.

또한 불소수지인 ASAHI GLASS사의 싸이톱(CYTOP) 물질을 이용해 1991년 2월 20일 공개된 일본국 특허출원 평 3-39963호, 듀폰(DUPONT)사의 불소수지인 다공성 풀로오로폴리머(AMORPHOUS FLUOROPOLYMER)을 이용한 1991년 10월 29일 발표된 미국 특허 제5,061,024호와, 불소함유 단량체를 이용한 1992년 4월 6일 공개된 일본국 특허출원 평 4-104155호 등에 설명되어 있다.

PBR을 이용할 경우 원 자외선에 대한 투과율이 90% 정도로 낮고, 사용시 막의 수명이 불소수지 방진막에 비해 매우 낮다는 등의 문제점이 많아 점차 불소수지를 이용한 방진막이 제공되기 시작하고 있다.

상기 PBR로 제작된 막과 도시된 알루미늄 프레임과의 접착제는 1991년 10월 29일 발표된 미국 특허 제5,008,156호에 설명되어 있다. 그러나 ASAHI GLASS사의 싸이톱(CYTOP)과 듀폰사의 다공성 폴루오르폴리머 등의 불소수지 물질의 막과 알루미늄 프레임과의 접착제는 기존의 에폭시(Epoxy) 접착제 및 UV용 경화제 등의 접착제 등의 접착제를 이용하여 사용하고 있으나 불소수지 물질의 특성과, 두께가 0.5 내지 2㎛로 일정하고 막표면이 균일하여, 제2도와 같이 구경이 1mm인 질소총을 프레임과 막에 45°로 되게하고 막과의 거리는 2.54Cm(1인치)되게 고정한후 질소 압력을 조절하여 접착강도를 측정하였을 경우 약 30PSI 이하로 접착강도가 약하다. 또한 접착제는 알루미늄 프레임에는 접착이 되나 막에는 접착이 않되어 사용중에 막에 흡착되어질 수 있는 이물질 등의 오염원을 질소로 불어 떨어뜨릴 때 막이 알루미늄 프레임으로부터 이탈이 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 중 자외선과 원 자외선용으로 제작된 불소수지 막에 있어서 양극산화된 알루미늄 프레임과 막과의 접착이 완전한 방진막을 제공하는데 있따.

본 발명을 상세히 설명하면, 내열성과 내한성이 우수한 실리콘 계열의 접착제에 용매를 혼합한후 중 자외선과 원 자외선용으로 제조된 불소수지 방진막을 알루미늄 프레임에 접착시킨다.

접착을 위하여 알루미늄 프레임에 접착제를 도포하는 방법에는 면봉에 의한 수작업 방법, 주사기를 이용한 방법, 도포기를 이용한 도포방법 등이 있으나 도포기를 이용한 방법이 양호하다. 통상적으로 사용하는 접착제의 도포방법은 접착제에 용매를 혼합한 후 점도가 10 내지 10,000CPS가 되게 형성시킨후 면봉에 의한 수작업 방법을 이용하나 이에는 몇가지 문제점이 내포되어 있다.

첫째, 수작업에 따른 접착제의 일정한 도포가 불가능해 울퉁불퉁한면이 형성되므로 막과의 부착시 작은 기포가 형성된다.

둘째, 면봉을 이용하므로 방진막 프레임(PELLICLE FRAME)의 측면에 접착제의 흐름이 발생된다.

셋째, 사용중 기포의 터짐으로 인해 이물질의 발생이 예상된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 사용되는 도포기는 접착제 실린더와, 그 실린더의 일단에 장착된 캐뉼러(CANNULER) 및 그 반대측에 공기 압력원과 진공원으로 이루어진 형태의 것이다.

이 경우 적절한 도포를위해서는 캐뉼러의 구경이 방진막 알루미늄 프레임폭의 10% 내지 50%인 것을 사용하여야 한다. 구경이 작을수록 접착제의 도포가 어렵고 구경이 클수록 도포가 진행되지 않을 때 접착제의 흐름이 있다. 진공원은 도포가 진행되지 않을 때 접착제를 실린더 속에 고정시킨다.

실리콘 계열의 접착제와 용매를 혼합하여 10CPS 내지 10,000CPS의 점도를 갖게 형성하여 실린더 속에 주입한후 일정한 양을 알루미늄 프레임에 도포하여 프레임 위전면에 퍼지도록 한후 용매가 증발할 일정시간 경과후 접착시킨다. 저점도의 용액을 도포시키면 용매의 증발시간이 오래 걸리며, 고점도의 용액을 도포시키면 도포시 프레임의 위전면에 균일하게 퍼지지 않아 접착이 균일하지 못하다.

이와 같은 방법으로 접착시켜 얻어지는 효과는 첫째, 불소수지 막과 알루미늄 프레임과의 접착강도가 제 2도와 같이 구경이 1mm인 질소총을 프레임과 막에 45°로 되게하고 막과의 거리는 2.54Cm(1인치)이고 질소압력을 조절하여 불었을 경우 30PSI이상이 되어 사용중 막에 흡착되어질 수 있는 이물질등의 오염원을 질소로 불어 떨어뜨릴 때 알루미늄 프레임에서 막이 이탈되지 않는다.

둘째, 접착제가 일정한 양으로 알루미늄 프레임의 위표면에 도포되므로 접착면이 일정하고 기포가 형성되지 아니한다.

셋째, 알루미늄 프레임의 측면에 접착제의 넘침이 없다.

실시예

(실시예 1)

불소수지의 싸이톱(CYTOP) 물질을 이용한 일본국 특허 평 3-39963호와 같이 방진막을 제조한 후 기존의 에폭시 (EPOXY) 접착제와 UV 접착제를 이용하여 부착후 제2도와 같이 구경이 1mm인 질소총을 프레임과 막에 45°로 되게 하고 막과의 거리는 2.54Cm(1인치)이고 질소 압력을 조절하여 알루미늄 프레임으로부터 막의 이탈정도를 측정한 결과 표 1과 표2와 같은 결과를 얻었다.

(실시예 2)

실리콘(SILICONE) 계열의 접착제인 디메틸 폴리실록산(DIMETHYL POLYSILOXANE)을 주재료로 이용하고 경화제를 미량 혼합한 후 용매로 크실렌(XYLENE), 톨루엔(TOLUENE), 메틸에틸케톤(Methyl Eethyl Ketone), 에틸아세테이트(ETHYL ACETATE), 메틸아세테이트(METHYL ACETATE) 등을 이용하여 점도가 10 내지 10,000CPS가 되게 형성한다. 싸이톱(CYTOP) 물질을 이용한 일본국 특허 평 3-39963호와 같이 불소수지 방진막을 제조한 후 도포기를 이용하여 공기 압력과 진공을 조정하여 알루미늄 프레임에 도포후 접착시켰다.

그후 일정시간이 경과한 후 막의 접착강도를 제2도와 같이 구경이 1mm인 질소총을 프레임과 막에 45°로 되게하고 막과의 거리는 2.54Cm(1인치)이고 질소 압력을 조절하여 알루미늄 프레임으로 부터 막의 이탈정도를 측정한 결과 20 내지 50PSI 에서도 막이 알루미늄 프레임으로 부터 이탈되지 않았고, 프레임 표면에만 일정한 양의 접착제가 도포되어 기포, 측면흐름이 없었다.

(실시예 3)

듀폰(DUPONT)사의 다공성 폴로오로폴리머(AMORPHOUS FLUOROPOLYMER)를 이용하여 막을 제작후 실시예 2에서 제시한 접착제로 실시예 2과 같은 방법으로 부착하고 같은 방법으로 실험했을 때 실시예 2과 같은 결과를 얻었다.

(실시예 4)

위의 실시예 2에서, 접착제에 의한 상온 상압하에서 승화 또는 증발하는 형상을 실험하기 위하여 위의 접착제를 이용하여 실시예 2의 막과 프레임과의 부착후 밀봉된 상태로 30일간 상온 상압하에서 보관후 막의 투과율을 측정한 결과 99% 이상으로 보관전과 변화가 없었고, 막의 화학조성화 등의 특성 변화를 발견할 수 없었다.

Claims

반도체 제조시 사진식각 공정에 사용하는 중 자외선(MID ULTRAVIOLET)과 원 자외선(DEEP ULTRAVIOLET)을 투과시키는 불소수지를 이용한 방진막 제조에 있어서, 구경이 1mm 인 질소총을 방진막 프레임과 막에 45°로 되게 하고 막과의 거리가 2.54Cm(1인치)에서 질소 압력을 조절하여 불었을 경우 30PSI 이상에서 이탈되지 않는 접착강도를 가진 것을 특징으로 하는 방진막.
제1항에 있어서, 불소수지를 이용한 방진막을 방진막 프레임에 부착시 실리콘(Silicone) 계열의 접착제를 이용하여 부착시킨 것을 특징으로 하는 방진막.
제2항에 있어서, 상기 접착제는 구경이 방진막 프레임 폭의 10 내지 50%인 캐뉼러를 구비한 공압식 도포기를 이용하여 방진막 프레임에 접착제를 도포한 후 불소수지 방진막을 부착시킨 것을 특징으로 하는 방진막.
제3항에 있어서, 방진막 프레임 표면에 기포가 없는 것을 특징으로 하는 방진막.
제3항에 있어서, 접착제가 방진막 프레임의 측면에 흐름이 없는 것을 특징으로 하는 방진막.